中国科学院
不同反馈比下激光的时间序列
相图分析
分叉图显示了通过周期振荡通向混沌的路径
信用:、卓、、邢、赵世元、吴、弗雷德里克·格里洛、 混沌，通常被推广为“蝴蝶效应”，描述了确定性系统的不规则现象
基于对初始条件的敏感性和未来发展的不可预测性的独特特征，来自激光二极管的混沌在专用光通信链路、高速随机数发生器、激光雷达系统和光计算网络中得到了应用
然而，大多数混沌光源工作在近红外范围内，因此应用也仅限于该光谱范围
由上海理工大学王乘教授领导的中国科学家团队最近在《光:科学与应用》中报道了一个中红外超混沌光源
混沌的产生依赖于带间级联激光器，这是中红外区的一种主要激光源
没有任何外部扰动的激光器通常产生连续波输出
为了触发混沌的产生，研究小组对激光施加了一种被称为“光反馈”的外部扰动
光学反馈是一种通过反射镜将激光输出反射回激光腔的技术
延迟的光与激光装置非线性地相互作用，并在某些操作条件下产生混沌
20世纪80年代，中红外混沌产生于气体激光器，包括二氧化碳激光器和氦-氙激光器
然而，气体激光器相当笨重，混沌带宽被限制在兆赫范围内
相比之下，中国团队探索的带间级联激光器的混沌达到了千兆赫范围的频率覆盖
这种宽带混沌是高速信息处理和传输所需要的
特别是，他们的分析证明，混沌产生了几个正李亚普诺夫指数，而不是只有一个
这表明产生的混沌实际上是高维复杂的“超混沌”
这种高阶复杂性是在实践中实现安全通信的基本要求
此外，该团队指出，带光反馈的带间级联激光器可以在很宽的控制参数空间内产生超混沌，包括偏置电流条件、反馈条件以及单或多模激光条件
“宽带中红外超混沌可能使安全自由空间通信链路和远程混沌激光雷达系统中的应用成为可能，”科学家们预计，“这是因为大气在中红外区域具有低损耗传输窗口(3到5微米和8到12微米)
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